红外心率计电子实习报告.doc

基于单片机的红外心率计 目录摘要3一、项目的设计意义41.1设计背景-41.2设计意义-41.3设计方案-4二、项目的设计内容52.1硬件的设计-52.1.1放大电路-52.1.1.1原理-52.1.1.2电路图-52.1.2单片机电路-62.1.2.1原理-62.1.2.2电路图-62.2软件的设计-62.2.1定时器的中断服务程序-72.2.1.1流程图-72.2.1.2源程序-72.2.2 主程序-82.2.2.1流程图-82.2.2.2源程序-92.3创新点-11三、项目验收结果与测试11四、元器件清单与成本11摘要在社会飞速发展的今天，人们的物质文化生活得到了极大的提高，但同时多种疾病威胁着人们的生命；而心脏病的发作又是人们难以预防的突发致命疾病，所以健康也被越来越多的人所重视。本设计要解决的问题就是可以测量心率、预防心脏病等心脏方面疾病的数字心率计。本设计采用以AT89S52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示心率计的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、中断程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现心率测量的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。该心率计的原理是用红外光电传感器OPT101接收到人体信号，因人体信号很微弱，所以在电路中设置了双重放大电路。该信号经放大整形处理后传给单片机AT89S52计算，计算完后由LCD显示出来。该心率计可以简单的测量出人的心跳，基本实现了预定的目标，这将大大减少病人测量心跳的时间。关键字：心率；测量；单片机；AT89S52；转换器一、 项目的设计意义1.1设计背景伴随着全球科技与经济的飞速发展，关注生命与健康已成为人类的共同追求。心脑血管疾病是危害人类生命和健康最主要的疾病。每年因心脑血管疾病致死的人数位居人类死亡总数首位，耗费的医疗费用居高不下，给家庭与社会照成巨大负担。如何科学的降低心脑血管疾病的发病率和死亡率，有效的减轻心脑血管疾病带来的家庭和社会负担，已成为全社会面临的一个十分严峻的问题。今天，越来越多的人已认识到健康生活方式和疾病预防的重要性，对拥有日常家庭化和个性化的健康监测和疾病预防手段的需求也日益增大。在脉搏波研究方面，国内外已经出现了众多的技术与理论，基于现代医学技术，脉搏波对人体心血管健康进行无创检测的方法与仪器不断涌现。1.2设计意义在医学上，通过测量人的心率，便可初步判断人的健康状况。因此，心率计很快产生，并得到发展。随着单片机技术的发展、人们的生活节奏加快，设计一种以使用方便为前提，能够快速测出人心率的心率计，不仅是临床这的欲求，也是体育训练者和外出旅游者的需求，因此，基于单片机的红外心率计有着广阔的市场前景。1.3设计方案方案设计：随着心脏的拨动，人体组织半透明度随之改变，当血液送到人体组织时，组织的半透明度减少；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此，本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的手指尖部位，并用装在该部位另外一侧的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转化为电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转化成脉冲信号并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。电源电路红外光电转换电路两级线性放大电路两级低通滤波电路整形滤波电路模数转换电路单稳态电路单片机电路液晶显示屏读取心率图1 基于单片机的红外线心率计原理框图二、 项目的设计内容2.1硬件设计2.1.1放大电路2.1.1.1原理（1）电源电路工作原理：利用7805芯片将外部输入的电压稳定在5V，为后续的电路提供电源。（2）红外光电转换电路工作原理：利用红外线原理采集人体的血液脉动，将人体的心率通过光电转换器转换成微弱的电模拟信号。（3）两级线性放大电路工作原理：利用LM358双运放将微弱的电信号进行两次放大，放大倍率的计算如下：一级放大倍率A1=100/3，二级放大倍率A2=300/3=100，所以总的放大倍率A=A1*A2=3300（4）整形滤波电路工作原理：将放大后的电压信号进行滤波整形。（5）模数转换电路工作原理：将滤波整形后的放大模拟电压转换成数字信号，输出标准的方波。（6）单稳态电路工作原理：将模数转换电路输出的方波进行稳定，输出稳定的标准方波，为单片机电路提供稳定的信号。2.1.1.2电路图图1 放大电路图2 由555组成的门控电路2.1.2单片机电路2.1.2.1原理基于单片机的红外心率计，依靠红外传感器检测人体的血液脉动，把人体的心率信号转换成微弱的电信号，通过放大、整形、滤波电路把得到的电信号转化为脉冲信号，采用单片机做系统控制、指示、定时、脉冲计数、译码等功能。采用中断计数原理，记录60s内人体心率数将其转化为3位10进制数在LCD中显示。2.1.2.2电路图 图3 单片机电路2.2软件设计2.2.1定时器的中断服务程序2.2.1.1流程图2.2.1.2源程序void timer1() interrupt 3TL1=0xB0;TH1=0x3C;i+;if(i=600)i=0;flag1=flag1;TR1=TR1;2.2.2 主程序2.2.2.1流程图显示缓冲区信息程序开始单片机初始化查询计数开关电平是否为低电平否指示灯亮；蜂鸣器响；60秒定时器清零；心率计数值清零60秒标志位是否为零心率信号输入管脚是否为高电平心率信号输入管脚是否为低电平心率计数值加1，心率值赋给显示缓冲区指示灯灭是否否否是是是2.2.2.2源程序#include /包含自定义头文件#include /包含液晶的头文件uchar heart3=0; /心率显示结果存储数组uchar title=128/212/229/509; /定义需要显示的字符串 uchar title1=Heart rate:;uchar counter=0;int i;bit flag1;void wri(uchar dat); /LCD写指令函数/*毫秒级延时*/void delayms(uchar times) uchar m,n; for(m=0;mtimes;m+) for(n=0;n100;n+); /*10微秒短暂延时*/void delay10us(void) _nop_(); /主函数void timer1() interrupt 3TL1=0xB0;TH1=0x3C;i+;if(i=600)i=0;flag1=flag1;TR1=TR1;void main()P1_2=1;lcd1602init(); /液晶初始化lcd_clear();lcd_string(1,1,title); /在LCD第二行第一个位置开始显示“ABCDEFGHIGKLMNOP”lcd_string(2,1,title1);/*if(K2=0)delayms(250);if(K2=0) control=1; */ while(1) if(K1=0) delayms(150); if(K1=0) L1=0,beep=0;counter=0;TMOD=0x11;TL1=0xB0;TH1=0x3C;IE=0x88;EA=1;ET1=1;flag1=0;TR1=1; while(flag1=0) while(P3_4=0); while(P3_4=1); counter+; heart0=counter/100+0; heart1=counter%100/10+0; heart2=counter%10+0; lcd_string(2,14,heart); /在第一行第三个位置显示a L1=1,beep=1; if(K2=0) delayms(200); if(K2=0) P1_2=P1_2; continue; 2.3创新点1.在放大电路中使用一片LM358芯片代替两片LM741芯片。2.在模数转换电路后加了单稳态电路，使其输出稳定的标准方波。3.程序精简效果好。三、 项目验收结果与测试短按开机，长按关机，计数平稳；计数时间段内蜂鸣器响，指示二极管亮。四、 元器件清单与成本表1 元器件清单与成本元器件类型数量（个）单价（元）总价（元）电阻金属膜电阻310.010.31电容电解电容70.181.26瓷片电容240.020.48发光二极管/50.201.00三极管855040.050.20开关单刀双掷10.140.14